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海上风力发电机组基础的设计共19页PPT资料

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风力发电机ppt课件.pptx

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目录
1
风力发电机概述
2
风电机组传动系统
3
偏航系统
4
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
Text in here
塔架
主要部件
机舱
齿轮箱 发电机 偏航系统 制动系统
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分
水平轴风力机 垂直轴风力机
叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平面与风向垂直。 风轮围绕一个垂直轴进行旋转。
风力发电机分类
按功率调节方式划分:定桨距与变桨距
定桨距 风力机
叶片固定在轮毂上，桨距角不变，风力机的功率 调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定 风速时，在叶片后端将形成边界层分离，使升力 系数下降，阻力系数增加，从而限制了机组功率 的进一步增加。
优点: 缺点:
结构简单
不能保证功率恒定，并且由于阻力增大,导致叶片和 塔架等部件承受的载荷相应增大
变桨系统 功能
保障风机机组安全停机 气动刹车
超过安全风速时或故障停机、 紧急情况下，旋转桨叶到安全 位置，保护风力发电机组，实 现安全停车功能。
变桨系统相关部件
变桨轴承
变桨轴承安装在轮毂上， 通过外圈螺栓把紧。 其内齿圈与变桨驱动 装置啮合运动，并与 叶片联接。
外圈
内圈
变桨驱动装置
变桨齿轮箱
• 变桨驱动装置通过螺柱 与轮毂连接。
结构形式
由于要求的增速比往往很大，风电齿轮箱通 常需要多级齿轮传动。大型风电机组的增速 齿轮箱的典型设计，多采用行星齿轮与定轴 齿轮组成混合轮系的传动方案。
风电机组齿轮箱结构形式
图为一种一级行星+两级定轴齿轮传动的齿轮箱结构，低速轴为行 星齿轮传动后两级为平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配传动比，提 高传动效率。

海上风力发电机PPT课件

海上风力发电机PPT课件

适用情况:水深一般小于10m,任何地质条 件的海床。优点在于:结构简单,造价低;抗 风暴和风浪袭击性能好,其稳定性和可靠 性是所有基础中最好的。
4、吸力式基础
该基础分为单注及多注吸力式沉箱基础等。吸 力式基础通过施工手段将钢裙沉箱中的水抽出 形成吸力。想比前面介绍的单桩基础，该基础 利用负压方法进行，可大大节省钢材用量和海 上施工时间，具有较良好的应用前景。
2、多桩基础 （1）普通多桩基础 （2）三脚桩基础
（1）普通多桩基础
普通多桩基础,根据实 际的地质条件和施工 难易程度还可以做成5 根桩, 外围桩一般做成 一定角度的倾斜。这 种基础与单桩基础 没 有本质上的区别,其适 用范围、优缺点和单 桩基础都相差无几。
（2）三脚桩基础
三脚桩基础,采用标准的三腿 支撑结构,由中心柱、三根插 入海床一定深度的圆柱钢管 和斜撑结构构成,钢管桩通过 特殊灌浆或桩模与上部结构 相连,其中心柱提供风机塔架 的基本支撑。这种基础由单 塔架结构简化演变而来,同时 增强了周围结构的刚度和强 度。
（3）高产出。海上风电场允许单机容低,通过更高的转动速度及电压,可获取更高 的能量产出
三、海上风力发电机组三个主要部分
（1）塔头（风轮和机舱） （2）塔架 （3）基础（水下结构与地基）
四、海上风力发电基础的形式
1、单桩基础 2、多桩基础 （1）普通多桩基础 （2）三脚桩基础 3、重力式基础 4、吸力式基础 5、悬浮式基础
5、悬浮式基础
它是漂浮在海面上的盒式箱体,风电设备的支撑塔 柱固定在盒式箱体上。在水深大于50m时,采用其 它形式的基础形式不经济时,就考虑浮体结构,浮体 根据锚固系统的不同而采取不同的形状,一般为矩 形、三角形或圆形。目前,还没有海上风电场应用 这种基础,但待浅海海域开发完毕,风电场向深海发 展的时候,浮体支撑必然有其广阔的应用前景。

海上风电机组基础结构-第五章PPT课件

海上风电机组基础结构-第五章PPT课件

第五章：浮式基础
海上风电浮式基础的发展
1994年英国的Garrad Hassan等人对在采用悬链线系泊的Spar 平台上设置单涡轮风电机组的方案进行了评价，这是最早针 对风电机组浮式基础开展的详细研究。
2006年在挪威的Marintek，第一个真正意义上的以Spar为基础 的风电机组概念模型正式出现。
第11页/共20页
5.2 浮式基础的一般构造及设计要点
锚链系统
锚固系统的弹性程度取决于锚链的重量和预紧力，得到最佳的预紧力 并选取相应的锚链规格，应按不同组合进行模型试验，记录相应峰值， 然后通过综合分析，确定最大链力Fmax。
最大链力确定后，可以计算出所需锚链的长度；对于搁置于水平海底 上的锚链长度，可按下式计算：
第8页/共20页
5.1 浮式基础结构型式及其特点
半潜式基础
半潜式基础通过位于海面位置的浮箱 来保证风电机组在水中的稳定，再通 过辐射式不知的悬链线来保证风电机 组的位置。
半潜式基础的浮箱平面尺寸较大，高 度较小，依靠浮箱半潜于水中提供浮 力支撑，浮箱平面尺寸足够大，以保 证风电机组抗倾稳定性。
根据选定锚链的w和已知的H、T可求得l和L。
第17页/共20页
锚链受力在平面上的分解
5.2 浮式基础的一般构造及设计要点
浮式基础设计
海上风电机组浮式基础设计步骤
总体尺寸规划； 水静力分析； 稳性分析； 水动力分析； 结构设计（构件尺寸、桁架和塔柱的强度及疲劳分析等）
影响浮式基础强度和安全的载荷因素
也不能无限制地拉紧，否则，其吸收外荷载作用在浮箱上的动能能力将变小。
锚链预紧力的控制方法是使锚链与浮箱底水平面夹角 为设计角度， 一般
为 50°～55°，此时系泊力最小。

海上风电机组基础结构课件

海上风电机组基础结构课件

能源安全
海上风力发电可以减少对 化石燃料的依赖，提高能 源安全性。
经济发展
海上风力发电项目可以促 进当地经济发展，提高就 业率，同时为政府带来税 收收入。
海上风电机组的基础结构类型
单桩基础
单桩基础由一个大型桩柱 和上部结构组成，通过桩 柱将机组重量传递到海底 地基。
导管架基础
导管架基础由一个或多个 导管架组成，上面安装有 叶片和机舱等设备。
疲劳分析
考虑到海上风电机组运行过程中承受的疲劳载荷 ，对关键部位进行疲劳分析和优化。
结构设计的优化
材料选择
选择高强度、轻质、耐腐蚀的材料，提高基础结构的性能和耐久 性。
构造优化
通过优化基础结构的构造方式，提高整体性能和稳定性。
细节处理
对关键部位进行细节处理，如加强筋、倒角等，提高结构的安全性 和可靠性。
安装质量控制
验收质量控制
在安装过程中，进行质量检验和监督，确 保安装精度和质量。
在验收时，进行质量检验和评估，确保基 础结构的质量和安全性。
安装过程中的问题及解决方案
定位精度问题
在安装过程中，可能存在定位精度不足的问题，导致安装 困难。解决方案是使用高精度的GPS等定位设备，提高定 位精度。
支撑架稳定性问题
浮体基础
浮体基础由浮体和锚链组 成，通过锚链将机组固定 在指定位置。
海上风电机组的基础结构材料
高强度钢材
用于制造桩柱、导管架和锚链 等结构件。
铝合金
用于制造叶片和其他轻量化部件。
复合材料
用于制造机舱罩、导流罩等部件， 具有轻量化和抗腐蚀等优点。
02
海上风电机组基础结构设 计
结构设计原则
安全性
海上风电机组基础结构应能够承 受极端自然环境和地震等自然灾 害的影响，确保结构安全性和稳

课件5-3海上风力发电机组基础设计及设计评估

课件5-3海上风力发电机组基础设计及设计评估

6. 防冲刷设计评估
施工
运行与维护
7. 施工方案评定 8. 测试及故障监控 9
四、东海大桥海上风电场基础设计评估
东海大桥海上风电 场是中国第一个真正意 义上的海上风电场地， 总装机容量102MW。风电 场海域范围距离岸线8～ 13km。
上海东海大桥海上风电场地理位置图
10
五、东海大桥海上风电场基础设计评估
海上风力发电机组基础设计及 设计评估
北京鉴衡认证中心 2011年4月13日
1
目录
一．前言 二．基础的设计流程 三．风电机组基础的设计评估 四．东海大桥海上风电场基础认证
2
一、前言
与陆上风电场相比,海上风电具有以下优点：
风能资源储量大、环境污染小、不占用耕地； 低风切变，低湍流强度——较低的疲劳载荷； 高产出：海上风电场对噪音要求较低，可通 过增加转动速度及电压来提高电能产出； 海上风电场允许单机容量更大的风机，高者 可达5MW—10MW。
选型
外部条件 风电机组 设计条件 风电机组校核
风电场布局
防腐蚀设计
基础结构设计
防冲刷设计
工程图
运输、安装、连接 及维护方案 施工
5
二、基础的设计——场址勘察数据库
场址勘测
项目
风况测量
同步
海况测量 波浪 洋流速度、方向 潮位 ……
地质勘测 海底地形（水深） 地层剖面 土壤条件 ……
其他调研 结冰 地震 人类活动 ……
五、东海大桥海上风电场基础设计评估
基础结构评估
4.电缆J形管及入口、梯子强度分析。
5.其他分析还包括：钢管桩抗拔分析、冲刷及防腐分析等。
25
五、东海大桥海上风电场基础设计评估

海上风力发电机组的电气基础设施以及运输、安装和维护PPT课件

海上风力发电机组的电气基础设施以及运输、安装和维护PPT课件

• （3）实时监控海缆敷设施工中敷设速度与敷设张力，保持船舶行进 速度与敷设速度一致，确保海缆受到的敷设拉力在设计要求范围内；
• （4）海缆敷设时，应保持海缆入水角度为30~60O，确保海缆内部结 构不受损坏；
• （5）海缆敷设船应配备
GPS系统，实时记录海缆
敷设路径，为将来对海缆
的检查、保养、维修提供
2021/7/Leabharlann 49海上变电站的设计指导原则
• 一般装2台主变并以隔火墙隔离; • 主变容量需根据风场容量优化; • 开关设备所在区域通风良好; • 隔层空间设计充分考虑海底电缆安装的需要。 • 紧急备用电源完全独立，在事故情况下可接近，可控制，
可靠; • 柴油机或加热器远离危险区域，适当隔离; • 紧急备用电源不受水灾，火灾或主系统事故的影响，维持
2021/7/24
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海上风力发电机的安装
• 离岸风力发电机的安装相对于岸上安装难度更高，可通过千斤顶驳船或浮吊 船完成。它们之中的选择取决于水的深度，以及起吊机的能力和驳船的载重 量。起吊机应具备提升风力发电机主要部件（如塔架、机舱、叶轮等）的能 力，其吊钩提升高度应大于机舱的尺寸，确保塔架和风力发电机装配的安装。 现有的浮吊船大多不是特意为海上风力发电场的风力发电机组安装而设计制 造的。对于大型海上风力发电场，当风力发电机组超过50台时，可以通过使 用安装驳船来控制建设周期（即控制成本），以确保完成建设任务。
海上风力发电机组的电气基础设施以及运输、 安装和维护
2021/7/24
1
在大型的海上风电场，电气基础设施不仅包括陆上风电场所需要的电缆铺设和 电网连接，还由于它是一个独立和复杂的系统有一些特殊的技术要求和特点
系统的可靠性及其冗余 部件组装和海上安装的成本较高 将电能输送到陆地的距离较远

八 海上风电施工简介PPT课件

八 海上风电施工简介PPT课件

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(2) Nysted风电场 Nysted风电场共安装72台2.3MW的Bonus82.4型风力发电机，装机总容量165.6MW。该风电场距海岸9km， 位于波罗的海南部，水深6～9.5m，风机安装采用分吊装第二种方式进行。
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43
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1.2.2 整体吊装方案 整体吊装方式即为风机设备在陆上或近岸平台完成塔筒、机舱、轮毂、叶 片的组装，整体运输到风电场场址后，通过大型的起重设备吊装到风机基 础平台上方式。风电机组整体运输、吊装因质量大，重心高，且叶片、机 舱等受风面积大的构件主要位于机组上部，整体运输、吊装过程中的稳定 性、安全性控制要求很高。 海上风机整体吊装在英国的Beatrice风电场、国内的绥中36-1风电站、东海 大桥示范风电场采用过，在陆上将基础以上的塔筒、机舱、轮毂、叶片等 各部件组装成一个大型吊装体，运输至现场后一次性吊装完成。
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6
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目前国内海上风机基础尚处于探索阶段，已建成的四 个海上风电项目，除渤海绥中一台机利用了原石油平台 外，上海东海大桥海上风电场和响水近海试验风电场均 采用混凝土高桩承台基础，江苏如东潮间带风电场则采 用了混凝土低桩承台、导管架及单桩三种基础型式。
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8
基于国内外海上、滩涂区域风电场的建设经验，结 合海上风电场工程的特点及国内海洋工程、港口工程 施工设备、施工能力，可研阶段重点考察桩式基础， 并针对5.0MW风电机组拟定五桩导管架基础、高桩混 凝土承台基础和四桩桁架式导管架基础作为代表方案 进行设计、分析比较。
（1）基础施工 海上升压站工程的基础沉桩施工可采用风机基础沉桩施工类似，导管 架沉放工艺可以参照四桩桁架式导管架的沉放工艺。具体施工作业流 程可参见下图。

风力发电基础知识PPT课件

风力发电基础知识PPT课件
一风力发电机组的分类二风力发电机组的功能原理三风力发电机组的理论基础风力发电机组设计风区分类课程目录2021一风力发电机组的分类风力发电系统的分类风轮轴向垂直轴水平轴2021一风力发电机组的分类风力发电系统的分类叶片数量2021一风力发电机组的分类风力发电系统的分类按功率调节方式定桨距风机
课程目录
一 、风力发电机组的分类 二 、风力发电机组的功能原理 三 、风力发电机组的理论基础 四 、风力发电机组的空气动力基础知识 五、 风力发电机组设计风区分类
运动旋转方向u R 2Rn
dL气流升力
dL
1 2
Cl
w2dS
dD
1 2
Cd
w2dS
dF气流W产生的气动力
轴向推力dFa=dLcosI+dDsinI 旋转力矩dT=r(dLsinI-dDcosI) 驱动功率dPw=ωdT
风输入的总气动功率P=vΣFa 旋转轴得到的功率Pu=Tω 风轮效率η=Pu/P
DC AC
Converter
(c) 永磁直驱同步发电机组
第6页/共29页
Grid Filter
Filter
Grid
二、风力发电机组的功能原理
风力发电机组的功能原理：
基本功能原理是风能转换 成电能，这需要两个阶段来 完成。
风能→机械能→电能
风力发电机组 变电站（升压站） 变压器
110 - 220 kV
第16页/共29页
三、风力发电机组的理论基础
功率P可表示成风轮获得的总转矩M和风轮角速度
的乘积，由＝V ，得
R
Cp (, )
0.5
0.4
3
C p
2M SV 2R
C p max
0.3 0.2

第三章 风力发电机组的基础与施工 ppt课件

第三章 风力发电机组的基础与施工 ppt课件
1）塔筒与地基接地装置，接地体应水平敷设。
2）接地网形式以闭合型为好。当接地电阻不满足要
求时，引入外部接地体。
3）接地体的外缘应闭合，外缘各角要作成圆弧形，
其半径不宜小于均压间距的一半，埋设深度应不小于 0.6m，并敷设水平均压带。 4）整个接地网的接地电阻应小于4Ω.
ppt课件 22
第二节 风力发电机组的施工
三、海上风力发电的基础 近海风电场风力发电机组的维护及安装费用昂贵， 相关费用是建设类似陆地风电场费用的四倍。降低风力
发电机的基础费用是降低海上风电场建设费用的关键因
素之一。
海上风机基础常见的有：
（一）单桩基础
（二）三脚架或多支架基础
（三）沉降基础
（四）浮运式基础
ppt课件
13
（一）单桩基础
单桩基础是近海安装风力发电机组使用最普遍的方 法。单桩基础特别适于浅水及 20-25 米的中等水深水域。 目前最大的直径为4米，但5-6米直径大的基础有望很快 面世。单桩基础的优点是安装简便，缺点是不能移动， 不适合软海床。如果安装地点的海床是岩石，钻的洞应 进入岩石一定深度。
服务的能力；施工地区的地形、地物及征（租）地范围
内的动迁项目和动迁量；施工水源、电源、通信可能的 供取方式、供给量及其质量状况；地方生活物资的供应 状况等。 3、类似工程的施工方案及工程总结资料。
二、基础的分类
三、海上风力发电的基础
四、基础与塔架连接方式
五、基础与塔架的接地ppt课件
2
一、风力发电机组对其基础的要求 平衡风力发电机组在运行过程中所产生的各种载荷，以
风力发电机组的基础用于安装、支承风力发电机组。
保证机组安全、稳定地运行。
因此，在设计塔架基础之前，必须对机组的安装现

风力发电教程PPT学习教案

风力发电教程PPT学习教案

1
2
1
1
3
1
—根据流体运动的质量守恒定律，有连续性方
程
A1V1 = A2V2 + A3V3 其中：A、V分别表示截面积和速度。
下标1、2、3分别代表前方或后方、上表面
和下表面处。 第15页/共88页
—根据伯努利方程：
2
P = Pi +1/2 * Vi
即：气体总压力=静压力+动压力=恒定值
考察翼型剖面气体流动的情况：
在 叶轮前后，单位时间内气流动能的改变量：
P’= 1/2 SV (V21_ V22)
此既气流穿越叶轮时，被叶轮吸收的功率。
因此： SV2(V1-V2)= 1/2 SV (V21_ V22) 整理得： V=1/2 (V1+V2)
即穿越叶轮的风速为叶轮远前方与远后方 风
速的均值。
第29页/共88页
4. 贝兹极限
最小阻力系数CDmin及对应攻角CDmin 。 第23页/共88页
§2.2 叶轮空气动力学基础
叶轮的作用：将风能转换为机 械能
一、叶轮的几何描述
叶轮轴线：叶轮旋转的轴线。
旋转平面：桨叶扫过的垂直于叶轮轴线的平 面。
叶片轴线：叶片绕其旋转以改变相对于旋转 平面的偏转角——安装角（重要概念）。
半径r处的桨叶剖面：距叶轮轴线r处用垂直 于叶片轴线的平面第切24页出/共8的8页叶片截面。
用于风力发电的高速 Cp
风力机，常取较大的 0.5
尖速比。尖速比在5- 0.4
15 时，具有较高的 0.3
风能利用系数。通常 0.2
可取 6-8 。
0.1
3 6 9 12速比 ，具体对应关系如下表 ：
由于叶片数少的风力机在高尖速比运行的具 有较高的风能利用系数，适合于发电。

海上风电综述PPT课件

海上风电综述PPT课件
第17页/共32页
选址基本原则： 风能资源丰富、风能质量好 满足联网要求 具备交通运输和施工安装条件 保证工程安全 满足环境保护的要求 规划装机规模满足经济性开发要求，项目满足投资
回报要求，一般要求风电场资本金回报率不低于8%
第18页/共32页
相对于陆上风电，海上风电选址问题中的需要考虑 的新问题： 1.投资成本增加：无论是风机还是建设维护费用均 要高于陆上风电场； 2.场址基本情况：范围、水深、风能资源以及海底 的地质条件； 3.环境制约因素：是否对当地旅游业、水中生物、 鸟类、航道、渔业和海防等造成负面影响。
调制方法 常用调制方法有正弦脉宽调制(sinusoidal PWM，SPWM)、多载波 SPWM 方法、空间矢量调 制(space vector PMW，SVPWM)以及特定谐波消除 (selective harmonics elimination PWM，SHEPWM)和 最近电平调制(nearest level modulation，NLM)等调 制方式。
第23页/共32页
多电平拓扑结构 现在采用的模块化多电平换流器（MMC，
modular multilevel converter)谐波含量少，应用广泛， 缺乏直流侧故障清除能力，且结构不够紧凑，成本 偏高。
需要具有高变换性能，高可靠性，低损耗的新 型拓扑结构，但是新拓扑结构的提出是很困难的。
第24页/共32页
第25页/共32页
均压控制方法 均压就是要实现模块电压平衡。 三电平变流器均压控制方法相对成熟。多电平变流 器均压控制方法的基本思路有改变参考信号、载波 信号、触发脉冲的排列顺序或多滞环宽度等。
第26页/共32页
海上风电传输可能存在的创新点 将数学智能算法应用于逆变器的控制策略中

风力发电机PPT课件

风力发电机PPT课件
整流器 转子励磁绕组 定子三相绕组
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
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第34页/共119页
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第35页/共119页
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双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
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第10页/共119页
4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
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第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。

海上风电机组基础结构课件

海上风电机组基础结构课件

混凝土材料的缺点是重量较大， 运输和安装成本较高，且在海洋 环境中容易受到腐蚀和生物污损
。
高强度钢材
高强度钢材是另一种常用的海上风电机组基础结构材料，具有强度高、韧性好、耐 腐蚀等优点。
高强度钢材基础通常采用钢板焊接而成，能够承受较大的弯曲和剪切力，确保机组 在极端风载和海浪冲击下的稳定性。
高强度钢材的缺点是成本较高，加工和焊接工艺要求较高，且在海洋环境中需要采 取特殊的防腐蚀措施。
施工方法与流程
施工准备
包括施工场地勘察、设 计图纸审核、施工材料 采购和运输等前期工作
。
基础结构施工
根据设计图纸进行基础 结构的施工，包括桩基 施工、混凝土浇筑、预
埋件安装等。
吊装与安装
利用大型吊装设备将风 电机组吊装至基础上， 并进行相关附件的安装
和调试。
验收与试运行
完成安装后进行质量验 收，确保风电机组正常 运行，并进行试运行测
海上风电机组基础结 构课件
目录
CONTENTS
• 海上风电机组基础结构概述 • 海上风电机组基础结构设计 • 海上风电机组基础结构材料 • 海上风电机组基础施工与安装 • 海上风电机组基础结构维护与检修 • 海上风电机组基础结构案例分析
01 海上风电机组基础结构概 述
基础结构的重要性
支撑和固定风电机组
02 海上风电机组基础结构设 计
结构设计原则
01
02
03
04
安全性原则
确保基础结构在各种工况下的 稳定性，防止因台风、海浪、 地震等自然灾害导致的破坏。
经济性原则
在满足安全性能的前提下，优 化设计以降低建造成本和维护
成本。
适应性原则
基础结构设计应适应海上复杂 的环境条件，包括风、浪、潮
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海上风力发电机 组基础设计
一、前言
全球海上风电场建设概况
截止到2019年2月7日，全球海上风电场 累计装机容量达到238,000MW，比上年增 加了21％。
中国
截至2019年底，中国的风电累计装机容量 达到44.7GW，首次居世界首位，亚洲的另 外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计 装机容量世界前五位。
2）浪溅区和水位变动区的平均潮位以上部 位的防腐蚀一般采用重防蚀涂层或喷涂金属 层加封闭涂层保护，亦可采用包覆玻璃钢、 树脂砂浆以及包覆合金进行保护；
3）水位变动区平均潮位以下部位，一般采 用涂层与阴极保护联合防腐蚀措施；
三、基础的设计——防腐蚀设计
4）水下区的防腐蚀应采用阴极保护与涂层 联合防腐蚀措施或单独采用阴极保护，当单 独采用阴极保护时，应考虑施工期的防腐蚀 措施；
一、前言
海上风力发电机组通常分为以下三 个主要部分：
（1）塔头（风轮与机舱） （2）塔架 （3）基础（水下结构与地基）
与场址条件密切相关的特定设计； 支撑 约占整个工程成本的20%-30%； 结构 对整机安全至关重要。
二、海上风电机组基础的形式
目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考 海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段 的漂浮式基础，具体包括：
图 4 多桩式基础示意图
④多桩基础（如图4 所示）
利用小直径的基桩，打入 地基土内，桩基可以打成 倾斜，用以抵抗波浪、水 流力，中间以填塞或者成 型方式连接。适用于较深 的水域。该设计还没有得 到真正的商业应用，仅存 在于部分试验机组。
二、海上风电机组基础的形式
图 5 漂浮式基础示意图（NREL）
目前世界上的近海风力发电机组大多数都采用重力 凝土和单桩钢结构基础设计方案。
三、基础的设计——设计内容及流 程
场址勘测
风电机组 风电机组校核
外部条件
风电场布局
设计条件
防腐蚀设计
基础结构设计
防冲刷设计
工程图
运输、安装、连接 及维护方案
施工
三、基础的设计——设计内容及流 程
场址勘测
项目 内容
风况测量
⑤悬浮式基础（如图5
所示）
可安装于风资源更为丰富 的深海海域（50-200m）；
设计概念更为广泛；
建设及安装方法灵活；
可移动，易拆除；
常见的概念：柱形浮筒、 TLP和三浮筒。（图5）
二、海上风电机组基础的形式
对基础类型选型的影响
水深 土壤和海床条件 外部载荷 施工方法与条件 成本
风速 风向 气压 ……
海况测量
同步
波浪 洋流速度、方向
潮位 ……
地质勘测
海底地形（水深） 地层剖面 土壤条件 ……
场址条件数据库 分析
其他调研
结冰 地震 人类活动 ……
结果
极端风速 风速分布 湍流强度 风切变
……
波浪能量谱 H、T、V概率分布 风、浪方向分布
……
极端洋流 平均水位 极端水位
……
海床运动 剪切强度 土壤刚度阻尼
2）桩基周围采用护圈或沉箱的冲刷防护方 法：在桩基周围设置护圈(薄板)或沉箱可以 减小冲刷深度。
3）桩基周围采用护坦减冲防护：采用适当 的埋置深度、宽度的护坦以达到既安全又经 济的目的。
4）桩基周围采用裙板的防冲刷方法：桩基 周围采用裙板起到扩大沉垫底部面积作用， 将冲刷坑向外推延。
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的海域。
二、海上风电机组基础的形式
图 2重力式基础示意图
②重力式基础（如 图2所示）
重力式基础因混凝土沉箱 基础结构体积大，可靠重 力使风机保持垂直，其结 构简单，造价低且不受海 床影响，稳定性好。缺点 是需要进行海底准备，受 冲刷影响大，且仅适用于 浅水区域。
二、海上风电机组基础的形式
图 3 吸力式基础示意图
单桩基础； 重力式基础； 吸力式基础 ； 多桩基础 ； 漂浮式基础
二、海上风电机组基础的形式
图 1 单桩基础示意图
①单桩基础（如图1所 示）
采用直径3～5m 的大直径 钢管桩，在沉好桩后，桩顶 固定好过渡段，将塔架安装 其上。单桩基础一般安装至 海床下10-20m，深度取决 于海床基类型。此种方式受 海底地质条件和水深约束较 大，需要防止海流对海床的 冲刷，不适合于25m 以上
③吸力式基础（如图3所 示）
该基础分为单柱及多柱吸力式沉 箱基础等。吸力式基础通过施工 手段将钢裙沉箱中的水抽出形成 吸力。相比前面介绍的单桩基础， 该基础因利用负压方法进行，可 大大节省钢材用量和海上施工时 间，具有较良好的应用前景，但 目前仅丹麦有成功的安装经验， 其可行性尚处于研究阶段；
二、海上风电机组基础的形式
5）泥下区的防腐蚀应采用阴极保护。
6）对于混凝土墩体结构，可以采用高性能 混凝土加采用表面涂层或硅烷浸渍的方法； 可以采用高性能混凝土加结构钢筋采用涂层 钢筋的方法；也可以采用外加电流的方法。 对于混凝土桩，可以采用防腐涂料或包覆玻 璃钢防腐。
三、基础的设计——防冲刷设计
1）桩基周围采用粗颗粒料的冲刷防护方法： 采用大块石头等粗颗粒作冲刷防护
……
结冰程度 地震强度 撞击概率
……
……
三、基础的设计——设计内容及流 程
场址勘测 风电场特定的外部条件 近海风力发电机组设计依据
基础设计 设计条件及载荷工况
全系统载荷计算
风电机组的设计依据 (如IEC61400-1)
风电机组设计
尾流影响
极限状态分析
疲劳分析
结构安全性判定
NO
NO
结构设计完成
三、基础的设计——防腐蚀设计
（一）海上风机基础防腐蚀设计方法和要求
无论何种结构型式，海上风机基础的结 构材料为钢材或钢筋混凝土，其防腐蚀设 计应根据设计水位、设计波高，可分为大 气区、浪溅区、水位变动区、水下区、泥 下区，各区区别对待。具体实施方案如气区的防腐蚀 一般采用涂层保护或喷涂金属层加封闭涂层 保护；